ReFS

Referaadist

Autor: Üllar Seerme
Rühm: A21
Referaat on kirjutatud aine Windows-Server administreerimine raames. Teema sai valitud 14. november 2013 ning esitatud 09.12.13.

Eeldused

Järgneva mõistmiseks peaks lugejal olema arusaam sellest, kuidas üldjoontes failisüsteemid töötavad ning vajaduse korral uurima iseseisvalt informatsiooni juurde. Referaat ei proovi katta teema igat nüanssi, vaid pigem anda ülevaade, mis annab piisavad teadmised asjast aru saamiseks.

Sissejuhatus

ReFS või teisisõnu Resilient File System on Microsofti suletud failisüsteem, mida esitleti Windows Server 2012 turule tulekuga 2012. aasta suvel. Ta on hetkel eelkõige mõeldud failiserverites kasutamiseks, kuid võttes arvesse varasemat käitumismalli Microsofti puhul, siis võib eeldada, et see jõuab tulevikus ka tavaarvutitesse. Selle failisüsteemi eesmärgiks on suurendada andmete käideldavust ning samal ajal kaitsta neid andmeid vigade eest, mis tark- või riistvaralisel tasemel juhtuda võib. ReFS on arendatud pidades silmas klientide nõudlusi ning kuidas Windowsi operatsioonisüsteemi rakendada võidakse. ReFS on suuresti ehitatud olemasoleva New Technology File System'i (edaspidi NTFS) rakendusliidese najal, võttes kasutusele uus salvestusmootor andmete salvestamiseks ja lugemiseks, mistõttu ta edendab mõningaid omadusi, samas vähendades nende omaduste rakendamist, mis on ajalooliselt olnud vähekasutatud ja on enamasti panustanud ainult liigsele keerukusele. Kasutades sama rakendusliidest vundamendiks luuakse kõrge ühilduvus NTFS-iga ja selle kaudu kaob vajadus NTFS faile ümber teisendada selleks, et kasutada neid ReFS-is.

Omadused

Üks tähtsamaid aspekte failisüsteemi arendamisel on see, kuidas otsutatakse kettal olevaid andmeid uuendada. Hetkel kasutab NTFS selle saavutamiseks logisid, mida nimetatakse päevikuteks. Päevikuga failisüsteem salvestab esmalt muudatused logifaili enne, kui ta viib need muudatused läbi failisüsteemis endas. ReFS ei uuenda olemasolevaid andmeid kohapeal, vaid kirjutab nad mujale seniks kuni neid võib vaja minna. Osaliselt meenutab see varisaalimist, mida kasutatakse andmebaasihaldurites selleks, et saavutada atomaarsust ja püsivust. Varisaalimisel selle asemel, et lehekülge kohapeal uuendada, eraldatakse selleks varilehekülg. Juhul, kui äsja eraldatud lehekülg on püsivaks saanud, siis muudetakse olemasolevad viited, et nad näitaks uuele leheküljele. Atomaarsus tuleneb sellest, et uus lehekülg enne kasutamisele võtmist ei justkui eksisteerikski. Kuigi vähe on teada sellest, kuidas täpselt ReFS andmeid ja meta-andmeid uuendab, siis võib eeldada, et nad kasutavad varisaalimise mingisugust mugandatud variatsiooni. Seda funktsiooni nimetatakse ReFS-i puhul terviklusvooks (otsetõlgituna mõistest "integrity stream").

Lisaks on kohustuslik iga faili meta-andmete puhul kontrollsumma arvutamine. See on kasulik, kuna selle abil saab veenduda tervikluses, mis omakorda garanteerib failide käideldavust. Kontrollsummad võimaldavad eristada vigaseid meta-andmeid tervetest ja parimal juhul ka taastada vigased koopiad tervete abil. Parim juhtum saab esineda ainult siis, kui kasutatakse Storage Spaces mäluruumi virtualiseerimist. Koos sellega saab lugeda toimivaid koopiaid andmetest, mis ei asu kohalikul kettal ning luua andmetest terved koopiad kasutades tõeseid kontrollsummasid. Juhul, kui terviklusvoog ei ole peegeldatud Storage Spaces abil, siis tehakse ainult kirje logisse, et on toimunud andmelaostus ja lugemine ebaõnnestub. Üks peamisi põhjuseid, miks andmed üle pika aja perioodi degradeeruvad on sellepärast, et neid lihtsalt ei kasutata piisavalt tihti. See mõjutab nii pooljuhtkettaid, magnetkettaid, optilisi kettaid kui ka perfokaarte. ReFS kasutab selle probleemi eemaldamiseks tehnoloogiat, mis teatud aja tagant käib läbi kõik meta-andmed ja terviklusvoo poolt loodud andmed ning kontrollib, kas nende kontrollsummad on võrdsed terviklike failidega. Juhul, kui ei klapi, siis taastatakse vigased andmed.

Järgnevalt on väljatoodud mõningad failisüsteemide omadused NTFS ja ReFS vahel:

Enda failisüsteemi kohta ülevaate saamiseks tuleb vajutada Ctrl+R, sisestada "cmd" ja seejärel käsureale järgnev:

fsutil fsinfo volumeinfo <kettatähis>

Mille järel on näha käsureal üsna sarnast väljundit, kui on kasutusel NTFS failisüsteem:

C:\Windows\system32>fsutil fsinfo volumeinfo C:
Volume Name : OS
Volume Serial Number : 0x36134d63
Max Component Length : 255
File System Name : NTFS
Is ReadWrite
Supports Case-sensitive filenames
Preserves Case of filenames
Supports Unicode in filenames
Preserves & Enforces ACL's
Supports file-based Compression
Supports Disk Quotas
Supports Sparse files
Supports Reparse Points
Supports Object Identifiers
Supports Encrypted File System
Supports Named Streams
Supports Transactions
Supports Hard Links
Supports Extended Attributes
Supports Open By FileID
Supports USN Journal

Tehnilised andmed

Failisüsteemi muutmine käsurea abil

Failisüsteemi muutmine kasutades graafilist liidest on endiselt sama lihtne kui varasemate failisüsteemide puhulgi. Tasub vaid valida ketas, teha parem klikk ning sealt valida Format, kuid skriptide kasutamise eesmärgil tuleb kasuks teada mõningaid käsurea ja PowerShelli käske.

Allpoololevad käsud teevad kettale täieliku formaadi, mistõttu tuleks veenduda, et nendel ei ole hiljem vajaminevaid andmeid.

Käsurida:

format /fs:refs <kettatähis>

PowerShell:

Format-Volume -DriveLetter <kettatähis> -FileSystem ReFS -Full

Peaaegu alati on võimalik lisada erinevaid parameetreid, mis annavad lisafunktsionaalsust. Selleks, et teha formaat kiiremini kui muidu, siis tuleks lisada "/q" käsurea käsule ning eemaldada PowerShelli käsult "-Full". Kiirem format tuleks teha ainult siis, kui ollakse kindel, et ketas on töökindel ja tal ei ole vigaseid sektoreid. Seda tehes kustutatakse kõik failid ära ja luuakse uus failipaigutustabel, kuid ei kontrollita vigu, mis võivad potentsiaalselt esineda. Tavaline format viib läbi ka kontrolli, kus ilmnevad ka vead, kui neid peaks kettal olema. Samuti on võimalik määrata, kas tahetakse lülitada sisse terviklusvood ("integrity streams"), mis kirjutas failiga seonduvad muudatused mujale kui algupärasesse kohta. Selle tõttu ei saa kaduda olemasolevad andmed ülekirjutamise läbi. Võimaldamiseks tuleb lisada vastavalt "/i:enable" ja "-SetIntegrityStreams $true".

Käsurida:

format /fs:refs /q /i:enable <kettatähis>

PowerShell:

Format-Volume -DriveLetter <kettatähis> -FileSystem ReFS -SetIntegrityStreams $true

Kokkuvõte

Kuigi ReFS on oma vanuselt veel noor, siis tema potentsiaal olla asendus NTFS failisüsteemile on äärmiselt suur. Vähendades probleeme andmete laostumise ja kadumisega on loodud täiesti funktsionaalne failisüsteem, mis paneb esikohale tervikluse ja käideldavuse. Hetkel on võimalik ReFS-i ainult Windows Serveri failiserverites kasutada, kuid loodetavasti pärast seda avanevad võimalused ka tavakasutajatele nii salvestamise eesmärgil kui ka lõpuks midagi, millelt on võimalik süsteemi alglaadida. Uue salvestusmootori loomisel on peaaegu kõik võimalikud variandid läbi mõeldud, kuidas võiks tekkida andmete kadu, kuid sellegipoolest tuleks kasutada häid tavasid andmete varundamisel ning vähemalt teisele füüsilisele kettale teha varukoopiaid.

Allikad

1. All about ReFS (Resilient File system)
2. Resilient File System Overview
3. Resilient file system
4. ReFs Glossary
5. Building the next generation file system for Windows: ReFS
6. Virtualizing storage for scale, resiliency, and efficiency
7. Does ReFS replace NTFS?